Устройство контроля крутящего момента гайковерта

 

Изобретение относится к области контроля, применяется при сборке резьбовых соединений. Устройство содержит датчик крутящего момента, датчик угла шпинделя, установочную нулевую шину, источник переменного тока , магнитный пускатель, два компаратора , четыре триггера, элемент задержки , цифроаналоговый преобразователь , пять счетчиков импульсов, генератор импульсов, два дешифратора, четыре элемента И, источник питания, катушку возбуждения магнитного пускателя , пятые элементы И, элемент ИЛИ.Введение элемента задержки, триггера , двух счетчиков импульсов и по числу их разрядов пятых элементов И позволяет повысить точность устройства за счет вычисления крутящего момента, при котором производится отключение двигателя гайковерта, а дотяжка до заданной величины крутящего момента осуп естпляется за счет накопленной энергии вращающихся масс гайковерта. 3 ил. (Л rsC оо 4i 00

СОЮЗ СОЩ=ТСНИХ соцИАлистичесн их

РЕСПУБЛИН (я) 4 G 05 В 23/02 т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3830561/24-24 (22) 20.11.84 (46) 30.05.86, Бюл. № 20 (71) Специализированное конструкторское бюро по механизации и автоматизации слесарно-сборочных работ (72) В. В. Устинов (53) 62 1.396(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 612783, кл. В 25 В 21-00, 1972.

Патент США № 3827506, кл. В 25 В 23/14, опублик. 1974. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КРУТЯЩЕГО

МОМЕНТА (57) Изобретение относится к области контроля, применяется при сборке резьбовых соединений. Устройство содержит датчик крутящего момента, датчик угла шпинделя, установочную ну„„SU„„1234813 A 1 левую шину, источник переменного тока, магнитный пускатель, два компаратора, четыре триггера, элемент задержки, цифроаналоговый преобразова. тель, пять счетчиков импульсов, генератор импульсов, два дешифратора, четыре элемента И, источник питания, катушку возбуждения магнитного пускателя, пятые элементы И, элемент

ИЛИ.Введение элемента задержки, триггера, двух счетчиков импульсов и по числу их разрядов пятых элементов И позволяет повысить точность устройства за счет вычисления крутящего момента, при котором производится отключение двигателя гайковерта, а дотяжка до заданной величины крутящего момента осуществляется за счет накопленной энергии вращающихся масс гайковерта. 3 ил.

)2348)3

Изобретение относится к устройствам для сборки резьбоных соединений и может быть использовано н любой отрасли промып|ленности, где есть необходимость н механизации процесса завинчивания крепежа.

Цель изобретения — повышение точности устройства путем вычисления крутящего момента, при котором производится отключение,цнигателя гайковерта, а дотяжка до заданной величины крутящего момента осуществляется эа счет накопленной энергии вращающихся масс гайковерта.

При этом г 2

M M гг + ц

2К 2К

М „ ат

2W 2W где ))„— требуемая величина крутящего момента при затяжке;

М, — величина крутящего момента, при которой производится отключение двигателя гайковерта;

W — накопленная кинетическая энергия вращающихся масс гайковерта; ь ) ) 4g

К --- " отношение приращения момента

6 + на шпинделе гайковерта к приращению угла поворота шпинделя при затяжке.

На фиг. ) приведена функциональная схема устройства; иа фиг. 2— электрическая схема включения двигателя, на фиг. 3 — нременная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит гайковерт, содержащий двигатель ), шпиндель 2 с рабочей головкой 3, связанной с двигателем через редуктор 4, датчик

5 крятщего момента и датчик 6 угла шпинделя, установочну1о 7 и нулевую 8 шинъг, источник 9 переменного тока, магнитный пускатель 10, первый компаратор ll, первый 12 и второй )3 триггеры, первый элемент И 14, второй компаратор 15, цифроаналоговый преобразователь 16, первый счетчик 17 -"О импульсон, второй элемент И 18, генератор 19 импульсов, нторой счетчик

20 импульсов, первый дешифратор 2), первый блок 22 набора программы, третий элемент И 23, третий счетчик

24 импульсон. элемент ИЛИ 25, второй дешифратор 26, второй блок 27 набора программы, четвертый элемент И 28, третий триггер 29, ключ 30, катушку

3) возмущения магнитного пускателя, источник 32 питания, четвертый триггер 33, четвертый 34 и пятый 35 счетчики иипульсон, элемент 36 задержки, пятые элементы И 37, контакты 30 магнитного пускателя 10.

Устройство работает следующим образом.

При помощи блока 22 набора программы задают код удвоенного значения кинетической энергии, накопленной вращающимися : массами устройства, которое определяют опытным путем, а при помощи блока 27 набора программы — код величины отношения квадрата требуемого момента затяжки к удвоенному значению кинетической энергии, после чего рабочую головку 3 гайковерта устанавливают на резьбовое сое,цинение и включают устройство контроля, предварительно установленное н исходное состояние. При этом триггер 29 устанавливается н единичное состояниег на его выходе появляется напряжение логической единицы, транзисторный ключ 30 открывается и подключает катушку 31 возбуждения магнитного пускателя 10 к источнику 32 питания. Магнитный пускатель срабатывает, своими контактами 38 (фиг. 2) производит подключение двигателя к источнику 9 переменного тска, который .зачинает вращаться.

Вращение двигателя 1 через редуктор 4 передается на рабочую голов-. ку 3, и начинает холостое навинчивание гайки, Так как счетчик 17 импульсов нахопится в нулевом состоянии, то на выходе цифро-аналогового преобразователя 16 напряжение отсутствует, напряжение огсутстнует и на выходе датчика 5 крутящего момента, следовательно, на выходе зторого компаратора 15 присутствует напряжение логического нуля. Условие совпадения для элемента

И 14 выполняется, и выход генератора

19 отключен от счетных входон триггера 33 и счетчика 20 импульсон.

После соприкосновения торца гайки с опсрной понерхнос.тью собираемого узла начинается процесс, затяжки гайки, момент на рабочей головке устройства начинает возрастать, следовательно, начинает нозрастать напряжение, снимаемое с датчика 5 крутящего момента, компаратор )5 срабатывает, на его

1234813 вьгходе появляется напряжение логической единицы, и генератор 19 оказывается подключенным к счетным входам триггера 33 и счетчика 20 импульсов.

При этом триггер 33 первым импуль- сом генератора 19 устанавливается в нулевое состояние (в исходном состоянии, триггер 33 находился в единичном состоянии), предварительно установленный в состояние 2n-l, где n — чис- О ло разрядов счетчика, счетчик 34 импульсов импульсом с выхода триггера 33 переполняется. При этом импульс, возникающий на выходе старшего разряда счетчика 34, поступает на счетные входы счетчиков 17 и 35 импульсов, увеличивая их состояние на единицу.

По истечении временной задержки импульсом на выходе элемента 36 задержки обратньгй код счетчика 35 переписы- >О вается в счетчик 34, а триггер 33 устанавливается в единичное состояние.

Следующий импульс переполнения на выходе счетчика 34 возникает через три импульса на входе триггера 33, после- 5 дующий — через пять и так далее.

Таким образом, количество импульсов на выходе счетчика 34 импульсов равно корню квадратному из числа импульсов, поступивших на вход триггера 33, с выхода счетчика 34 импульсы начинают поступать на счетный вход счетчика 17 импульсов. Счетчик 17 начинает заполняться импульсами, следовательно, начинает возрастать напряжение на выходе цифро-аналогового преобразователя 16, Как только напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 16 превысит (на величину одной ступени образцового напря-40 жения) напряжение, снимаемое с датчика 5 крутящего момента, компаратор 15 возвращается в нулевое состояние и отключает генератор 19 от счетных входов триггера 33 и счетчика 20.15

Таким образом, в каждый момент времени в счетчике 17 записано количество импульсов, соответствующее величине крутящего момента на шпинделе устройства, а количество импульсов, 50 поступившее на вход счетчика 20 импульсов, равно их квадрату.

Выходы счетчика 20 импульсов через дешифратор 21 соединены с входами блока 22 набора программы, которым ss набирается код удвоенного значения кинетической энергии вращающихся масс устройства. При совпадении кода счетчика 20 с кодом, выбранным в блоке 22, на выходе элемента И 23 появляется напряжение логической единицы, которым осуществляется сброс счетчика 20.

Таким образом, осуществляется деление квадрата текущего значения крутящего момента на величину удвоенного значения кинетической энергии вращающихся масс, а количество импульсов на выходе элемента И 23 определяется соотношением м

2Ы где N — количество импульсов на выходе элемента И;

1! — текущее значение крутящего момента;

W — значение кинетической энергии, запасенной вращающимися массами устройства.

При работе устройства на выходе датчика 6 угла появляется импульс о при повороте шпинделя 2 на 1 . Эти импульсы поступают на счетные входы триггера 12 и 13, которые остаются в нулевом состоянии, так как на выходе компаратора 11 присутствует напряжение логического нуля. При достижении на шпинделе 2 значения первоначального крутящего момента (величина первоначального момента выбирается в пределах 20-30Х требуемо"о момента затяжки) срабатывает компаратор 11, на его вьгходе появляется напряжение логической единицы, по импульсу датчика 6 угла триггер 12 устанавливается в единичное состояние, условие совпадения для элемента И 14 начинает выполняться, и на его выходе появляются импульсы с выхода счетчика 34 импульсов. Импульсы с вьгходов элементов И 14 и 23 поступают на входы элемента ИЛИ 25.

При поступлении следующего импульса с выхода датчика 6 угла на счетные входы триггеров 12 и 13 триггер 13 устанавливается в единичное состояние, условие совпадения для элемента И 14 перестает выполняться, и импульсы на еГо выходах пропадают.

Таким образом, на выходе элемента И 14 количество импульсов равно приращению момента на шпинделе 2 при повороте последнего на 1, а на выходе элемента ИЛИ 25 количест1234В13 во импульсов определяется соотношением

N =-- ----- -+ K, 5 2g

5 где К вЂ” количество импульсов с выхода элемента И 14, С выхода элемента

ИЛИ 25 импульсы поступают на счетный вход счетчика 24 импульсов, выходы которого через дешифратор 26 соеди- 10 нены с входами блока 27 набора программы, которым набирается код отношения квадрата требуемого момента затяжки к удвоенному значению кинетической энергии вращающихся масс уст- !5 ройства. При совпадении коца счетчик 24 с кодом, набранным в блоке

27, на выходе элемента И 28 появляется напряжение логической единицы, триггер 29 устанавливается в нулевое 20 состояние, транзисторный ключ ЗО закрывается, катушка 31 возбуждения обесточивается, двигатель 1 отключается от источника 9 переменного тока, а дальнейшая дотяжка осуществля- 25 ется за счет накопленной кинетической энергии вращающихся масс устройства.

Формула из обретения ЗО

Устройство контроля крутящего момента гайковерта прн сборке резьбовых соединений, содержащее магнитный пускатель, соединенный входом с вы- З,1 ходом источника перемнного тока, а выходом — с входом двигателя гайковерта, первый компаратор, подключенный первым входом к установочной шине устройства, вторым входом — к выходу датчика крутящего момента шпинделя гайковерта и к первому входу второго компаратора, а выходомк 0-входу первого триггера, подключенного С-входом к выходу датчика угла шпинделя гайковерта и к С-входу второго триггера, соединенного D-входом с прямым выходом первого триггера и с первым входом первого элемента И, а инверсным выходом — с вторым входом первого элемента И, подключенного выходом к первому входу элемента ИЛИ, а третьим входом— к счетному входу первого счетчика импульсов, связанного разрядными выходами с входами цифроаналогового преобразователя, подключенного выходом к второму входу второго компаратора, соединенного выходом с первым входом второго элемента И, подключенного вторым входом к выходу генератора импульсов, а выходом к счетному входу второго счетчика импульсов„ соединенного разрядными выходами через первый дешифратор с входами первого блока набора программы, подключенного выходами к входам третьего элемента И, связанного выходом с установочным входом второго счетчика импульсов и вторым входом элемента ИЛИ, подключенного выходом к счетному входу третьего счетчика импульсов, соединенного разрядными выходами через второй дешифратор с входами второго блока набора программы, подключенного выходом к входам четвертого элемента

И, соединенного выходом с R-входом третьего триггера, подключенного прямым выходом к управляющему входу ключа, связанного выходом через катушку возбуждения магнитного пускателя с положительными полюсом источника питания, а входом — к отрицательному полюсу источника питания и нулевой шине устройства, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены четвертый и пятый счетчики импульсов, по числу разрядов пятого счетчика импульсов пятые элементы И, элемент задержки и четвертый триггер, подключенный С-входом к выходу второго элемента И, S-входом — к выходу элемента задержки н к первым входам пятых элементов И, а прямым выходом — к счетному входу четвертого счетчика импульсов, связанного установочными входами с выходами соответствующих пятых элементов И, а выходом переключения — с входом элемента задержки и со счетным входом ля.ого счетчика импульсов, поцключенного разрядным выходами к в горым входам соответствующих пятых элементов

И.

1234813

1234813 и9 иу

Фие. 3

Редактор Л. Веселовская

Заказ 2984!50 Тираж 836

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие„ г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ио иее иу

Цц

Иее

Составитель H. Горбунова

Техред О„Гортвай 1<орректор Г. Решетник